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平曲线、超高、竖曲线、超高在线形设计时，各级公路（高速公路和一级公路除外）的视距应不小于两倍停车视距；并应根据需要，结合地形设置保证超车视距的路段。
平曲线半径：当汽车在平曲线上行驶时，所产生的横向力应不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限，并使驾驶员无不顺适感觉。
平曲线半径、行车速度、路面超高和横向摩阻系数[kg2]的关系式为[147-01],[kg2]其中(+) 直接关系到汽车在平曲线上行驶时的安全和顺适感。
极限最小半径：是公路受到地形或地物等限制所允许采用的最小半径。
其计算的条件是：为0.10（=120公里/小时）～0.15（=40公里/小时），这时驾驶员仍感顺适；是路面超高允许最大值，一般用6％，个别用8％，特殊情况下用10％。
一般最小半径：为使公路平面线型在整体组合上不致不协调，驾驶员感到较为顺适的常用的最小半径。
这时，为0.05～0.06；为6％～8％，不用10％。
不设超高的最小半径公路的平曲线保持直线上的路拱（即不设超高），驾驶员不感到有弯道的最小半径，这时，为0.035；为－2％或－1.5％。
回头曲线：当公路需要展线以争取高程，而又受地形限制不能继续前进而须折返展线时，在折返处设转角一般大于180°的平曲线,称为回头曲线。
回头曲线因受地形限制，常采用极限甚至小于极限的最小半径。
超高：汽车在平曲线上行驶时产生离心力，设置超高，可抵消其部分离心力，使汽车不致向外倾覆。
超高值过大不利于驾驶操作和行车安全，也不利于公路养护、施工;过小则不利于排水。
专供汽车行驶的高速公路,一级公路的超高横坡度不超过10％，其他各级公路不超过8％。
在积雪寒冷地区，最大超高横坡度不超过6％。
平曲线加宽：汽车在平曲线上行驶时，后轮的轨迹在前轮的内侧,其车轮所占有宽度比在直线上的要宽,因此车道内侧应予加宽。
加宽值视车型和平曲线半径()而定,[kg2]一般可按/2计算。
式中为汽车前后轴距；如为半挂车时，可分别按牵引车和挂车的前后轴距[kg2],计算。
盾构区间隧道中心平面坐标的计算方法隧道中心的平面设计坐标在直线上很容易计算，而在弯道上的计算方法不同于地面上的曲线。
在盾构施工掘进过程中，由于存在超高h和超距e，如图1，这时就存在设计曲线与施工曲线不一致的情况(如图2)。
因为设计曲线指的是隧道内铺设轨道中心的曲线，如图2中的线路中心线，而施工曲线是要确定隧道中心的曲线即盾构机推进的轴线，如图2中的隧道中心线［2，3］。
列车在曲线上行驶时会产生离心力，所以在曲线上要用外轨超高的方法来克服离心力。
由于超高的存在，车辆向曲线内侧倾斜，且半径越小超高越大。
因此，在曲线地段的隧道断面内侧尺寸会增大。
采用盾构法施工的圆形隧道，其断面半径也就会增大，并出现断面内侧得到有效利用，而断面外侧不能充分利用的情形。
如果将地铁在曲线地段隧道的施工中线相对于线路设计中线向曲线内侧偏移某一个量，便可节省曲线隧道开挖断面尺寸，降低地铁建造成本［4］。
超距e为隧道中心线与线路中心线的偏移量。
隧道中心线向线路中心线的曲线内侧偏移，即隧道中心线相对于线路中心线向曲线圆心一侧偏移，在直线上超距为零，在缓和曲线上超距逐渐增大，在圆曲线上超距达到最大。
具体的偏移规则是:直缓(缓直)点处偏移量为0，缓圆(圆缓)点处偏移量为e，圆曲线偏移量为e，直缓(缓直)点与缓圆(圆缓)点之间偏移量为这两处偏移量的线性内插值［5］。
计算表明，当超高h=0.12m时，则超距e=0.149m，所以在盾构施工掘进过程中超距e 是必须要考虑的［2，3］。
图1 超高h和超距e示意图图2 超距e分布示意图在盾构施工掘进过程中针对考虑超距超距e示意图布示意图影响的曲线隧道中心的设计坐标计算，推出了如下的计算公式。
2 缓和曲线上任意一点坐标的计算在求缓和曲线上任意一点坐标时(如图3对称缓和曲线)，建立以ZH点为原点，过ZH点的缓和曲线切线为x轴，ZH 点上缓和曲线的半径为y轴的直角坐标系，即切线支距法。
采用切线支距法计算标准缓和曲线上任意一点的坐标为［7］:在切线支距法的直角坐标系中，标准缓和曲线上任意一点的切线方位角为，任意一点处的偏移量为，根据坐标正算得到偏移后的任意点坐标为:公式简化好，即为：式中: 为缓和曲线长，为以ZH点起算的弧长，e为超距即偏移量，R 为圆曲线半径。
文章编号:1009 6825(2010)29 0323 03浅谈高速公路隧道极限平曲线半径确定方法收稿日期:2010 06 27作者简介:邓文龙(1980 ),男,工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088毛洪强(1972 ),男,教授级高级工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088邓文龙 毛洪强摘 要:结合 公路隧道设计规范 ,从隧道结构特点和洞内行车瞬时环境入手,基于停车视距推导出了满足规范要求的最小平曲线半径,并进而推导出了经修正后的基于安全停车视距的平曲线极限半径,以期指导高速公路隧道设计和施工。
关键词:隧道,停车视距,最小曲线半径中图分类号:U 452.2文献标识码:A1 问题的提出公路隧道设计规范 中对公路停车视距作出了明确的规定,其中所采用的安全停车视距,与普通路基的停车视距是一致的。
由于隧道内轮廓的限制,洞内的横净距(视点至洞壁或检修道等障碍物的距离)远小于普通路基的横净距值。
考虑这些因素,结合隧道横断面组成,深入研究隧道内安全停车视距的确定方法是非常必要的,它是确定隧道平面线形最小安全半径的前提。
公路隧道设计规范 规定隧道不宜设有超高的平曲线,不应设需加宽的平曲线,限制隧道内最大超高不宜大于4%,并由此可以推导出隧道满足最大超高4%时的最小平曲线半径。
这个半径是控制隧道平曲线半径的一个极限控制值。
但是,隧道平曲线的最小半径究竟受安全停车视距控制,还是受4%最大超高控制,为弄清这个问题,分别基于以上两个出发点,确定隧道内最小平曲线半径并加以比较就显得相当必要了。
2 基于隧道内安全停车视距的最小平曲线半径2.1 隧道安全停车视距足够的视距和清晰的视野是增强驾车者安全感和舒适感,绕避障碍物或制动停车的先决条件,是保证线形安全的关键因素。
紧起倒角下部翻浆,致使该处混凝土质量差,易出现麻面、露筋等现象,振捣时要特别注意。
为减小混凝土的离析,在施工中应注意以下几项:1)选择混凝土配合比时,应选择混凝土试配强度高、和易性好、适于长距离泵送的理论配合比。
平曲线、超高、竖曲线、超高在线形设计时，各级公路（高速公路和一级公路除外）的视距应不小于两倍停车视距；并应根据需要，结合地形设置保证超车视距的路段。
平曲线半径：当汽车在平曲线上行驶时，所产生的横向力应不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限，并使驾驶员无不顺适感觉。
平曲线半径、行车速度、路面超高和横向摩阻系数[kg2]的关系式为[147-01],[kg2]其中(+) 直接关系到汽车在平曲线上行驶时的安全和顺适感。
极限最小半径：是公路受到地形或地物等限制所允许采用的最小半径。
其计算的条件是：为0.10（=120公里/小时）～0.15（=40公里/小时），这时驾驶员仍感顺适；是路面超高允许最大值，一般用6％，个别用8％，特殊情况下用10％。
一般最小半径：为使公路平面线型在整体组合上不致不协调，驾驶员感到较为顺适的常用的最小半径。
这时，为0.05～0.06；为6％～8％，不用10％。
不设超高的最小半径公路的平曲线保持直线上的路拱（即不设超高），驾驶员不感到有弯道的最小半径，这时，为0.035；为－2％或－1.5％。
回头曲线：当公路需要展线以争取高程，而又受地形限制不能继续前进而须折返展线时，在折返处设转角一般大于180°的平曲线,称为回头曲线。
回头曲线因受地形限制，常采用极限甚至小于极限的最小半径。
超高：汽车在平曲线上行驶时产生离心力，设置超高，可抵消其部分离心力，使汽车不致向外倾覆。
超高值过大不利于驾驶操作和行车安全，也不利于公路养护、施工;过小则不利于排水。
专供汽车行驶的高速公路,一级公路的超高横坡度不超过10％，其他各级公路不超过8％。
在积雪寒冷地区，最大超高横坡度不超过6％。
平曲线加宽：汽车在平曲线上行驶时，后轮的轨迹在前轮的内侧,其车轮所占有宽度比在直线上的要宽,因此车道内侧应予加宽。
加宽值视车型和平曲线半径()而定,[kg2]一般可按/2计算。
式中为汽车前后轴距；如为半挂车时，可分别按牵引车和挂车的前后轴距[kg2],计算。
隧道平曲线参数主要包括圆心角、半径和缓和曲线长度。
1.圆心角：隧道平曲线中，圆心角表示曲线线路起点与终点的连线与切线之
间的夹角。
根据不同的隧道设计和地形条件，圆心角的大小会有所不同。
2.半径：隧道平曲线中的半径是指曲线线路的圆弧半径，表示曲线线路的弯
曲程度。
根据不同的设计速度和地形条件，隧道平曲线的半径会有所不同。
3.缓和曲线长度：缓和曲线是连接直线和圆曲线的过渡曲线，其长度需要根
据圆心角的大小和半径的大小进行计算。
在隧道平曲线设计中，缓和曲线的长度也需要考虑行车的舒适性和安全性。
这些参数的选择需要根据具体的隧道设计和地形条件进行计算和确定，以确保隧道的顺畅、安全和舒适。
文章编号:1009 6825(2010)29 0323 03浅谈高速公路隧道极限平曲线半径确定方法收稿日期:2010 06 27作者简介:邓文龙(1980 ),男,工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088毛洪强(1972 ),男,教授级高级工程师,安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥 230088邓文龙 毛洪强摘 要:结合 公路隧道设计规范 ,从隧道结构特点和洞内行车瞬时环境入手,基于停车视距推导出了满足规范要求的最小平曲线半径,并进而推导出了经修正后的基于安全停车视距的平曲线极限半径,以期指导高速公路隧道设计和施工。
关键词:隧道,停车视距,最小曲线半径中图分类号:U 452.2文献标识码:A1 问题的提出公路隧道设计规范 中对公路停车视距作出了明确的规定,其中所采用的安全停车视距,与普通路基的停车视距是一致的。
由于隧道内轮廓的限制,洞内的横净距(视点至洞壁或检修道等障碍物的距离)远小于普通路基的横净距值。
考虑这些因素,结合隧道横断面组成,深入研究隧道内安全停车视距的确定方法是非常必要的,它是确定隧道平面线形最小安全半径的前提。
公路隧道设计规范 规定隧道不宜设有超高的平曲线,不应设需加宽的平曲线,限制隧道内最大超高不宜大于4%,并由此可以推导出隧道满足最大超高4%时的最小平曲线半径。
这个半径是控制隧道平曲线半径的一个极限控制值。
但是,隧道平曲线的最小半径究竟受安全停车视距控制,还是受4%最大超高控制,为弄清这个问题,分别基于以上两个出发点,确定隧道内最小平曲线半径并加以比较就显得相当必要了。
2 基于隧道内安全停车视距的最小平曲线半径2.1 隧道安全停车视距足够的视距和清晰的视野是增强驾车者安全感和舒适感,绕避障碍物或制动停车的先决条件,是保证线形安全的关键因素。
紧起倒角下部翻浆,致使该处混凝土质量差,易出现麻面、露筋等现象,振捣时要特别注意。
为减小混凝土的离析,在施工中应注意以下几项:1)选择混凝土配合比时,应选择混凝土试配强度高、和易性好、适于长距离泵送的理论配合比。
2)混凝土浇筑时应根据现场实际情况及时调整混凝土的用水量,避免出现混凝土坍落度过大或过小。
3)浇筑箱梁底板时,可将混凝土输送管绕过块段端头,直接将混凝土送至底板。
4)腹板混凝土应分层浇筑,每层厚度为20cm ~40cm 。
在浇筑时,混凝土输送管应平放于钢筋上,并不断移动输送管。
3.3 桥梁线型控制1)为了精确确定待浇筑块段挂篮立模标高,必须计算出以下几组数据(详细计算及控制方法):a.块段设计标高;b.施工段及以后浇筑的各块段对该点的挠度影响值,该计算值应在实测后进行修正;c.施工段顶板纵向预应力束张拉后对该点挠度影响值,该计算值应在实测后进行修正;d.挂篮的弹性变形对该施工段的影响值,此值可加载试压得出;e.混凝土收缩和徐变、恒载及活载、结构体系转换等产生的挠度计算值。
2)为了准确掌握每块段的各自计算值的修正值,在悬臂施工过程中要完成以下几方面工作:a.计算出箱梁块段各截面的预留拱度值。
b.加强现场测量及量测。
在箱梁顶板布设测点,并分别在混凝土浇筑前、预应力张拉前、预应力张拉后观测各截面处标高变化。
c.根据梁段实际发生的挠度,并对照理论计算值,对各挠度影响计算值进行修正。
d.为了尽量减少温度变化对箱梁施工的影响,挠度观测安排在一天中温度相对变化小的时间进行。
4 悬臂浇筑混凝土施工技术要点1)挂篮安装、试压、走行和拆卸必须遵循同 T 构 两端对称的原则。
2)经常检查挂篮悬吊系统、锚固系统及走行系统的连接情况,挂篮每次就位后必须进行全面安全检查并办理签证后方能进入下道工序施工。
3)保持 T 构 两端的平衡稳定, T 构 两端块段浇筑混凝土进度要同步,最大混凝土量差严格控制在设计要求以内。
T 构 上材料、机具等施工荷载的堆放尽量靠近初始块段。
一侧不平衡重量不得大于设计要求。
4)施工时应在挂篮处设置风雨篷,避免混凝土因日晒雨淋影响质量,冬季施工应注意保温。
5)5级以上风时,不得移动挂篮,也不得进行悬臂块段混凝土的浇筑作业,并将挂篮固定于已浇的梁段上。
参考文献:[1] 张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M ].北京:人民交通出版社,2004.[2] 雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M ].北京:人民交通出版社,2000.[3] 韩红春.悬臂浇筑混凝土连续梁施工技术[J].四川建筑,2008(1):95 96.Exploration on the technology of cantilever site cast construction in bridge engineeringWANG GenAbstract:T his paper intr oduces the application o f cantilever hanging basket in t he cantilever site cast const ruction of bridge eng ineering,clari fies its structur e form,and analyzes the cantilever co nstruct ion pr ocess and construction technique,with a view to prov ide guidance for similar bridge engineer ing construction.Key words:bridge engineer ing ,cantilever hanging basket,concr ete co nstruct ion323第36卷第29期2010年10月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTUREVol.36No.29Oct. 2010急停车所需要的时间包括三个阶段,第一阶段是反应时间,指视觉感受时间、危险识别时间、判断决策时间、采取行动时间;第二个阶段是制动力上升时间;最后一个阶段为持续制动时间。
按动力学理论,小客车最小停车视距通常按下式计算:S 停=V 3.6t +(V /3.6)22g f 1(1)其中,V 为运行速度,km/h;t 为驾驶员反应时间,取2.5s;f 1为轮胎与路面的纵向摩擦系数,其值随车速的增大而减小,对应车速为120km/h~20km/h 时,f 1取值为0.29~0.44。
根据式(1), 公路隧道设计规范 规定的高速公路隧道内最小停车视距见表1。
表1 高速公路停车视距一览表设计速度/km h -112010080停车视距/m2101601102.2 基于安全停车视距的隧道最小平曲线半径公路工程技术标准在确定停车视距和汇车视距时,视点所在行车轨迹线为车道中心线,视点高度取1.20m,对象物位置为行车道中心线上,其高度定为0.10m 。
根据图1可知,按 公路工程技术标准 的相关条文说明,设视点与对象物在同一圆曲线内时,圆曲线半径、最小安全视距和横净距之间,根据勾股定理有如下关系:R 2=(L /2)2+(R -Y )2。
从而推导出满足最小安全视距的临界圆曲线半径公式:R =L 28Y +Y /2L 28Y(2)其中,R 为满足最小安全视距时视点所在位置行驶轨迹线临界圆半径,m;L 为最小安全视距,m;Y 为横净距,m,指行驶轨迹线到隧道结构所造成的视线障碍物之间的距离。
我们依据行车方向按左转曲线和右转曲线两种工况来分析,从偏于安全的角度出发,选择距离侧向宽度内边缘1.5m 处为视点位置,即行驶轨迹线。
近似地取人行道限界外缘为视线障碍,以确定横净距。
基于以上假设可计算出不同时速下基于安全停车视距的最小平曲线半径见表2。
表2 高速公路隧道满足安全视距的最小平曲线半径设计时速/km h -112010080左转右转左转右转左转右转安全停车视距/m 210210160160110110横净距/m 3.25 3.75 2.75 3.5 2.753最小平曲线半径/m1698147211659165515062.3 对基于安全视距的最小平曲线半径的修正表2中计算出来的安全视距是根据 公路技术标准 中对安全停车视距的定义计算出来的。
隧道是封闭的空间,由于隧道侧壁的阻挡,如按照该视距进行设计,在安全视距内将出现如图2所示的盲区,为保证隧道内行车的安全性和舒适性,在条件许可的情况下,应采用较表2更大的曲线半径,以消除这个盲区对行车安全的不利影响。
由于公路平曲线半径很大,为根据Y 1,Y 2值求出修正后的安全视距L,近似地把行车道外边缘线视为直线,根据相似三角形的边角规律,可得如下方程式:L X (L/2-L X )=Y 2Y 1(3)L =L +L X(4)联解方程(3)和方程(4)可求出修正后的安全视距L 。
L=Y 2L 2Y 1+Y 2+L(5)其中,Y 1,Y 2分别对应行车道外边缘到衬砌壁(以人行道限界外缘近似代替)的距离,以及视点所在行车轨迹线到行车道外边缘的距离。
根据以上结论,按式(5)可分别计算出不同时速下经修正后的安全视距,然后把这个视距代入式(2)中,可计算出对应的最小曲线半径R 修正。
3 基于最大超高限制的隧道最小曲线半径公路隧道设计规范 限制隧道内最大超高不宜大于4%,并由此可以推导出隧道满足最大超高4%时的最小平曲线半径。
不同时速下,隧道路面达到4%超高时的极限半径以及其与基于安全停车视距所确定的平曲线极限半径对比见表3。
表3 高速公路隧道满足安全视距的最小平曲线极限半径设计时速/km h -112010080左转右转左转右转左转右转最大超高对应极限半径16201620950950620620最小安全视距对应极限半径169814721165916551506修正后的安全视距对应极限半径286822992201148310418984 结语本文分析了在仅仅满足最小停车视距的前提下存在的视线盲区,并进而推导出了经修正后的基于安全停车视距的平曲线极限半径。
在地形条件许可的情况下,应以修正后的曲线半径作为平曲线的控制半径值,我们称其为推荐最小半径。
另外考虑到路线设计线一般位于隧道左侧向宽度的左侧,为方便大家参考本文得出的结论,按设计线拟定的基于安全视距的极限平曲线半径及推荐最小半径见表4。
表4 高速公路隧道满足安全视距的极限平曲线半径及最小半径设计时速/km h -112010080左转右转左转右转左转右转最大超高对应极限半径16201620950950620620最小安全视距对应极限半径170014901180930570520最小安全视距对应的推荐最小半径28702310221014901060900由表4可见,高速公路隧道平曲线半径应大于表中最小安全视距对应的推荐最小半径。
